污水处理厂课件

污染物减排现场核查城镇污水厂

为什么主要涉及这些参数4.生物处理技术的优缺点及影响因素

1.COD减排核查涉及的主要参数2.污水水质、污染来源、分类及指标3.好氧生物处理和厌氧生物处理

5.生物处理法的发展

6.我市主要应用的污水处理工艺特点城镇污水处理厂COD减排量核算涉及的主要参数有日污水处理量，污水处理厂运行天数，进、出水COD浓度等。这些参数要通过对现场水量核查、水质核查和运行状况核查3个方面来确认。水量核查包括进水水量核查和出水水量核查；水质核查包括进水水质核查和出水水质核查；运行状况核查包括活性污泥核查、溶解氧核查、气水比核查、氧化还原电位核查、电耗量核查等。污水处理厂处理对象通常指日常生活产生的污水，进水水量主要根据生活污水产生量来进行设计，同时通常考虑纳管的工业污水情况及所占比例等因素。根据管网长度、收水范围、服务人口(《细则》规定，按照服务人口计算污水水量时人均综合排水量取80升/日~180升/日，由于各地区这一系数有一定的差距，这主要和生活习惯与经济发展水平相关。

生活污水所含的污染物质千差万别，有机物质、有毒物质，悬浮物（ss）、pH值，颜色等都是表示水质污染的重要指标。目前，水质有机污染是最大量、最经常、最普遍的水体污染，所以国家把COD列为污染物总量减排指标之一。污水处理厂的生物处理法其中一项重要功能是用来除去污水中胶体的和溶解的有机物质，所以简要讨论水质的有机污染指标，其他指标例如氨氮不在此讨论范围。一、来源水中有机污染物的来源主要有：1、自然界动植物尸体和碎片的腐败产物；2、人类生命生活活动的排泄物和垃圾废料；3、工业生产过程中废弃的有机原料、材料和半成品；4、农业生产中未被作物吸收的化肥、农药残留物和牲畜家禽的粪便、废料。有机物质可以呈各种形态存在于水中，有悬浮形态的，有溶解形态的，也有介于两者之间的胶体形态。例如，在生活污水中，大约悬浮固体的75%和溶解固体的40%都是有机物。二、分类水中的有机物质可以分为两大类：一类是天然存在的有机物。属于这类物质的有：碳水化合物（如糖、淀粉、维生素等），蛋白质（它是有许多氨基酸组成的），脂肪和油（包括动植物的油脂和矿物油脂）等。生活污水中的绝大部分有机物质都是天然存在的有机物，其中碳水化合物占25%~50%，蛋白质占40%~60%，油脂占10%。这类有机物质大多可作为微生物的食料，在一定的条件下被微生物逐级分解成简单的有机物，直至二氧化碳和水等无机物质。

另一类是人工合成的有机物，如合成洗涤剂、合成染料、有机农药等。在美国环境保护局（EPA）颁布的129种危险有毒有害物质，即所谓“黑名单（BlackList）”中有114种是人工合成的有机物。这类物质多数难以被生物降解，而且不少是有毒有害的。一旦进入环境，通过食物链而为生物所积累，则危害更大。因此近年来受到各国的重视，对污水处理厂也提出了挑战。有机物进入水体后，将在微生物的作用下进行氧化分解，使水中的溶解氧逐渐减少。当水中有机物较多，氧化作用进行得太快而水体不能及时从大气中吸收充足的氧来补充消耗时，水中的氧就可能降得很低，例如低于4~5mg/l，就会影响鱼类的生存。当水中溶解氧耗尽后，有机物便开始腐化，使水体变黑发臭，影响环境卫生。有机物又是很多微生物（其中包括可引起疾病的病原微生物）生长繁殖的良好食料和载体。如果处理不当，有可能导致传染病流行。另外，不少有机物本身就是有毒有害的，更将直接危害人体健康和动植物的生长。再者，大量有机物如进入流动缓慢的水体（如湖泊、河口、港湾等），会引起水体的富营养化。因此，水中有机物质的浓度是一个十分重要的水质指标。水中有机物质种类繁多,组成复杂,分子的尺寸大小范围宽广,而且往往含量较低,有的只是痕量浓度,因此,要想对各种有机物质进行分别测定是很困难的。在环境工程水处理中,除了对必要的、指定的有机化合物作单项直接测定(例如测定某工厂废水中与原材料或成品、半成品有关的有机化合物;或测定某些重点的有毒有机化合物等)外,一般采用间接的方法,即测定一些综合性指标来反映水中有机物质的相对含量。表示有机物的综合指标可分为两大类:1、以氧(O2)表示的指标(1)化学需氧量(COD,ChemicalOxygenDemand)(2)生化需氧量(BOD,BiochemicalOxygenDemand)(3)理论需氧量(ThOD,TheoreticalOxygenDemand)(4)总需氧量(TOD,TotalOxygenDemand)(5)耗氧量(OC,OxygenConsumed)(当用高锰酸钾作为氧化剂所测得的耗氧量称为高锰酸钾耗氧量,或简称耗氧量,有时也叫高锰酸盐指数,同样也可以用CODMn表示)。2、碳(C)表示的指标(1)理论有机碳(ThOC,TheoreticalOxygenCarbon)(2)总有机碳(TOC,TotalOrganicCarbon)在以上这些综合性指标中,目前最为普遍使用的和最具有重要意义的是COD和BOD。所以,下面对这两个综合指标进行说明。3、COD：用重铬酸钾作为氧化剂测得的耗氧量常称为化学耗氧量,为了避免混淆,也有用CODCr使之更为明确。在测定COD时,水中有机物几乎可以全部(约90%~95%左右)且无机性还原物质也会被氧化。所以一般测得的COD包括可生物降解(CODB)和不可生物降解(CODNB)两部分,即COD区别可生物降解和不可生物降解的物质。CODB—Biodegradable(可生物降解的COD)CODNB—Nonbiodegradable(不可生物降解的COD)orpooly-biodegradableCOD=CODB+CODNB(1)此外,COD不包括硝化所需的氧量。(一些含氮物质仅分解至NH3)。4、BOD：在有溶解氧的条件下,水中可分解的有机物由于好氧微生物(主要是好氧细菌)的作用被氧化分解而无机化,这个过程需要的氧量叫做生物化学需氧量,结果以氧的mg/l表示。可分解的有机物系指可以作为微生物食料的有机物。COD与BOD5之间的关系如果废水中各种有机物的相对组成没有变化，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系。一般说，COD(CODcr)>BODu>BOD5>OC(CODMn)。生活污水的20℃BOD5常约为其OC的2~4倍，而BODu约为COD的80%~90%。对于不宜被微生物作用的物质，其化学需氧量可能比生化需氧量大很多。生活污水的BOD5与COD之比常在0.4~0.8之间（BOD5/COD=0.4~0.8）。一般而言,只有废水中所含的有机物是溶解性的,其BOD5

和COD才存在着所示的关系,若废水中含有降解缓慢的有机性悬浮物质,则BOD5

和COD之间就不存在良好的相关性。此外,生物处理前后的废水的BOD5与COD之比值往往是不相同的。污水的好氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状为主),作为营养源进行好氧代谢。这些高位的有机物质经过一系列的生化反应,逐级释放能量,最终以低能位的无机物质稳定下来,达到无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处置。

好氧生物处理的反应速度快,所需的反应时间短,故处理构筑物容积较少。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5＜500mg/l的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在好氧生物处理工程中，主要有活性污泥法和生物膜法两大类。废水的厌氧生物处理（AnaerobicBiologicalprocess）厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成。故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。1、改变水的物理—化学和感官性能指标通过生物处理可以降低废水的COD、BOD、SS值，去除臭味，降低色度，提高水中溶解氧含量。一般来说，生物处理可以改变水质，免除臭味和改变水体的外观。2、使水中的病菌、病毒基本去除对于生活污水、城市污水和某些工业废水，去除病菌、病毒具有十分重大的意义。污水中的病原体往往是传染病的重要来源，生物处理构筑物中的微生物可以吞食和降解病菌、病毒，或通过生物絮凝作用使病菌、病毒浓缩于剩余污泥中，便于进一步的处理。生物处理还为污水的进一步消毒制造了有利条件。污水的生物处理对于防止病原体对水体的污染和污水灌溉蔬菜的病原体污染，具有十分重要的意义。3、去除水中有毒物质在石油、化工、炼焦、印染等工业废水中，含有大量的有机毒物，通过生物处理可以大幅度降低废水的毒性。例如，丙烯腈工业废水经生物处理后，对于一些鱼类的毒性可以降低99%以上，通过生物对毒物的降解，基本上可以防止工业废水中有机有毒物质对水体的污染。4、处理微污染水源水，减少氯消毒产生的致癌致突变物质在给水处理中，在用氯消毒时，氯能和有机物成氯代有机物，通过氯代物有致癌致突变作用，使水质受到新的污染。应用生物处理法，减少有机污染，改变污染对人体的危害。5、脱氮除磷作用目前，水体富营养化现象非常严重，因此，生物脱氮除磷工艺，可消除氮、磷对环境的污染。另外，随着工农业的迅速发展和人口的不断增长，水资源的缺乏日益突出。处理后废水的利用已越来越受到重视。废水生物处理技术能否满足废水再利用流程的需要也是必须考虑的新问题。生物处理的优缺点生物处理之所以成为处理生活污水的重要方法，是和其他处理方法相比，具有如下优点：基建投资较省，处理费用较低，适用于较大污水处理厂。污水生物处理，一般采用好氧工艺，仅需提供足够的溶解氧，故费用较低。即使对于缺少微生物所需氮、磷的污水，适当投加氮、磷物质的费用也较低。因此，日常费用主要是电费。处理1m3BOD5为200mg/L的城市污水约耗电0.2千瓦小时。经过生物处理的污水水质得到全面的改善，不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度、改善了水的感官性能。生物处理一般都是在常温下进行，污水往往采用重力流，所以过程稳定，较易控制、操作简单、节省人力。同时还具有相当大的缓冲能力，水质水量在一定范围内的变化也不会引起出水水质的激烈波动，所以出水水质比较稳定。生物处理法的缺点和局限性，主要以下几方面：(1)在一般好气生物处理工艺中，常产生较多的剩余污泥，这些剩余污泥的处理，需要较多的投资和运行费用。(2)当前我市的污水处理工艺中，出水水质一般还达不到回用水的水质标准，而且对于进入污水厂的污水水质，有一定的要求。影响生物处理的主要因素生物处理是利用微生物的生命活动处理污水，因此在处理构筑物中必须制造适合相应微生物生长的介质条件。在一般情况小，对水质有以下要求：1.pH值不同的微生物有不同的pH值适应范围。细菌生长最佳的pH值一般在6~8范围内，好气微生物经驯化后，对pH值适应范围拓宽，厌氧生物处理，处理构筑物内的pH值应保持在6.5~7.5（最好在6.8~7.2）之间。(2)温度温度不但影响微生物的代谢活动，也影响氧的转移速度（对好氧处理）和固体物质的沉降性能。对好氧生物处理，水温一般要求在10~40˚C，但经较长时间驯化后低于10˚C或高于40~50˚C仍然还有相当好的处理效果，水温在20~40˚C之间获得较好的处理效果。对厌氧生物处理，中温性甲烷菌最适温度范围为25~40˚C，高温性为50~60˚C，厌氧生物处理常采用温度为33~38˚C和52~57˚C。(3)微生物的营养所谓营养物质是指合成微生物细胞物质所需要的C、N、P等物质，生活污水和城市废水一般都有足够的上述物质。某些工业废水可能缺乏氮和磷，在进行生物处理时必须加入这些元素。N和P的需要量一般可按下列关系考虑：好氧处理：BOD5：N：P=100：5：1厌氧处理：BOD5：N：P=200：5：14、溶解氧（DO）溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。例如，废水的好氧生物处理中，如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足够的氧，其活性受到影响，新陈代谢的能力降低，影响正常生化反应过程，造成处理效果下降。好氧生物处理的DO一般以2~4mg/L为宜。在这种情况下，活性污泥的结构正常沉降絮凝性能好。厌氧生物处理中，一般要求DO<0.5mg/L，反应器一般密闭。5、有毒物质在工业废水中，同时存在着对微生物具有抵制和杀害作用的化学物质，这类物质我们称之为有毒物质。其主要作用主要表现细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。如重金属离子（砷、铅、铬、镉、铁、铜、锌等）能与细胞内的蛋白质结合，使他变质，致使酶失去活性。

某些非金属物质如酚、甲醛、氰化物也有毒性，在一定浓度以上能抑制生物处理过程，但在一定浓度以下它们不可以被微生物分解，毒物毒性的程度随污水的pH值、DO、温度以及其它毒物影响等因素的不同，有很大的差异。不同的生物处理工艺也影响有毒物质的允许浓度。在处理过程中，如果微生物得到逐步驯化，而又有较适合的环境条件，允许浓度可以提高。所以，在废水生物处理中，对这些有毒物质应尽量严加控制，毒物浓度的允许范围，尚无统一标准。6、进水BOD5浓度好气生物处理构筑物进水BOD5浓度一般小于1000mg/L，因为浓度过高，将导致水中缺氧，影响好气过程进行。允许的浓度与污水处理工艺有关。例如，完全混合工艺，通过增加污水处理构筑物中的停留时间，可以提高进水的允许浓度。BOD5的下限一般对于活性污泥法不低于60mg/L，因为BOD5过低很难维持活性污泥的正常工作。厌氧生物处理已有1000多年的实践史。生物处理发展可分为三个阶段：第一阶段1881——1915或1881——19141881年，一个法国人发表了处理生活污水污泥自动净化器的文章，当时得到很高的评价，因此，一般认为1881年为人工厌氧生物处理的开端，此后相继产生了化粪池（septictank），双层沉淀池（Inhafftank，殷霍夫池）（隐化法）专用消化池等设备。这些沉淀池不能回收气体。十九世纪末，在研究土壤净化污水的过滤田基础上，发展了生物过滤法——生物滤池（tricklingfilter）。

第二阶段1914~1960年普及阶段活性污泥基本概念是由1912年英国人ClarkandCage发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后ArdenandLackett进一步研究，发现由于实验容器洗不干净，瓶壁留下残渣反而使处理效果提高，从而发现活性微生物菌胶团，定名为活性污泥而来。1914年出现了活性污泥法(1914－activatedsludgeprocess),1914年在英国的曼彻斯特建成了第一个活性污泥处理污水的试验厂,随后,许多国家都建设了采用活性污泥法的污水处理厂.在普及阶段,生物处理法有了许多的发展。传统活性污泥法(TraditionalActivatedSludgeProcess)阶段曝气法(StepAeration)接触稳定,吸附再生法(ContactStabilizationProcess)完全混合法(CompleteMixingProcess)延时曝气法(ExtendedAeration)(很长时间)高效曝气法(HighrateAeration)(时间很短)纯氧曝气(PureoxygenAeration)高效消化器(High-rateDigester)两相消化(Two-phasedigestion)第三阶段(stage3):1960~50年代以来,因而厌氧处理作为一种低能耗且能产生能源的生物处理法受到重视,出现了许多新的工艺，如：厌氧接触法(AnaerobicContactProcess)厌氧滤池（AnaerobicFilter）UpflowAnaerobicsludgeBlanketReactor(UASBR)厌氧流化床（AnaerobicFluidizedReactor）等等。同时，好氧处理—厌氧组合工艺也得到了飞速发展，如：氧化沟(OxidationDitch)吸附絮凝—生物氧化法（A—Bprocess）吸附—生物氧化法(Adsorption-Bioxidationprocess)序批式（间歇）活性污泥法SBR(sequencingBatchReactor)好氧生物流化床（AerobicBiologicalFludizedBed）(Reactor)(ABFR)膜生物反应器（Membrance—Bioreactor）厌氧与好氧相结合工艺的发展：A1(Anaerobic厌氧)—O(厌氧—好氧流程)，该流程的作用在于去除有机物同时去除废水中的磷（生物脱磷，P—removal）;A2(Anoxic)—O（缺氧—好氧流程），主要功能是去除废水中的氮（N—removal）A1—A2—O（厌氧—缺氧—好氧流程）：P、Nremoval总之，到目前为止，生物处理仍是一个有效的处理方法。生物处理法随着城市建设和工业生产的发展已逐步普及，到目前为止，已成为城市污水和工业废水处理的主要方法。在全世界，有数以万座计的不同规模的生物处理构筑物在运行，其中规模较大者处理处理水量达到数百万m3。随着环境保护工作的开展，生物处理在污水处理中的应用也日益广泛。世界各国普遍采用二级生物处理流程，尤其活性污泥法的应用最广。如美国的有机废水处理厂有1800座，其中84%为二级生物处理厂；英国共有处理厂约3000座，几乎全部是二级生物处理厂；日本有城市污水处理厂630座，村镇污水处理厂2000座，其中二级处理厂和高级处理厂占98%左右；瑞典人口较少，但却有1540座城市污水处理厂，其中91%为二级生物处理厂。这些国家的经验表明，大力兴建二级生物处理厂对改变水体卫生情况其了很大的作用。如美国上千条河流的水质有了明显的改变，日本不符合环境标准的水域已下降至不足0.1%，欧洲莱茵河的有机污染也基本得到控制，部分河段水质明显改变，鱼类复生，英国泰晤士河绝迹了100多年的鱼群又重新出现，目前鱼种已达119种之多。活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称．微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等．其中，细菌和原生动物是主要的二大类．活性污泥主要用来处理污水．是一种好氧生物处理方法．活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。最先担当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌，细菌特别是球状细菌起着最关键的作用，优良运转的活性污泥，是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。沉降性好，随着活性污泥的正常运行，细菌大量繁殖，开始生长原生动物，是细菌一次捕食者。活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。活性污泥成熟时固着型的纤毛虫、种虫占优势；后生动物是细菌的二次捕食者，如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现，所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。

activatedsludgeprocess污水生物处理的一种方法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。经过活性污泥净化作用后的混合液进入二沉池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。氧化沟（oxidationditch）又名连续循环曝气池（Continuousloopreactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2:1，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。百乐克（BIOLAK）工艺是一种具有脱氮除磷功能的多级活性污泥污水处理系统。百乐克BIOLAK，顾名思义，BIO－LAKE是“生化湖”的意思。即湖体内采用生物方法处理污水、废水的工艺。它是由最初采用天然土池做反应池而发展起来的污水处理系统。自1972年以来,经多年研究形成了采用土池结构，利用浮在水面的移动式曝气链、底部挂有微孔曝气头的一种具有一定特色的活性污泥处理系统。整个池体分为四个区域：厌氧区（生物磷反映区）、曝气区、沉淀区和稳定区。该工艺不仅可以有效的去除COD、BOD，并能脱氮除磷。他的主要工艺特点是采用了悬挂式曝气头。其池形和结构方式灵活,可根据地形,采用曝气和澄清一体化工艺,可采用投资低廉易于开挖的土池结构。铺设HDPE防渗透膜隔绝污水和地下水。百乐克工艺是基于延时曝气的多级A/O活性污泥处理方法。它是经过完善形成的一种新的活性污泥法的水处理工艺。常规的A/O法工艺中缺氧区和好氧区是独立的、单一的反应段。不同的水质针对设计的A段（缺氧段）和O段（好氧段）的停留时间是不同的。对于可生化性较好的污水，活性污泥反硝化速率可达到硝化速率的3～4倍，此时A/O容积比较小；对可生化性较差的污水，所采用的A/O容积比较大。但在单一的A/O系统中，A段和O段的池容是确定的。当水质或者水量变化大的时候，固定的池容适应能力有限。

多级A/O在生化池内有多个A/O段，是多个单级A/O的组合。它是通过运行中控制某些区域曝气头的状态，造成停气－曝气－停气－曝气－……等区域，在池中形成多个氧气不饱和和过饱和区域，从而实现多个缺氧段和好氧段，系统内可以经历多个反硝化和硝化区域。这种多级A/O系统理论基础是非稳定状态理论和硝化－反硝化反应机理。在生化池中有足够的停留时间就可以用控制曝气区域的方法实现A/O工艺。由于自控的参与，多级A/O可以调整曝气的区域，使A/O容积比根据水质、水量的变化而变化序批式（间歇）活性污泥法（SequencingBatchR